[实用新型]实心圆轴与空心圆轴抗扭转变形能力对比演示教具

说明书

技术领域

本实用新型涉及教学用具，用于演示在直径相同、扭力相同的情况下，空心圆轴比实心圆轴抗扭转变形的能力强。

背景技术

结合图1、图2所示，圆轴扭转的变形特点是：各横截面象刚性圆盘似地绕轴线发生相对转动，且截面之间的距离不变。但是，对于相同直径的圆轴来说，空心圆轴却比实心圆轴的抗扭转变形能力强。在实际教学过程中，学生很难理解——为什么空心圆轴还要比实心圆轴的抗扭转变形能力强呢？仅靠理论讲授与公式计算学生感觉不真实、不直观生动、不容易理解，达不到预期的效果，给教师的教学也带来一定的困扰。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种演示教具，通过两根直径相等的空心圆轴与实心圆轴，在受到相同扭力的情况下，扭转变形的角度变化不同，来证明空心圆轴比实心圆轴的抗扭转变形能力强。

为达上述目的，本实用新型提供的一种实心圆轴与空心圆轴抗扭转变形能力对比演示教具，包括一个支撑架（1）、两个盖板（2）、一个实心弹性橡胶棒（3）和一个空心弹性橡胶棒（4），所述实心弹性橡胶棒（3）由中部的实心圆轴体（3a）、对称设置在实心圆轴体（3a）两端的横截面为方形的夹持部（D）构成，空心弹性橡胶棒（4）由中部的空心圆轴体（4a）、对称设置在空心圆轴体（4a）两端的横截面为方形的夹持部（D）构成，所述实心圆轴体（3a）、空心圆轴体（4a）的外圆周上各设置有一条与轴线平行并纵向贯通的直线（E），所述实心弹性橡胶棒（3）与空心弹性橡胶棒（4）的材质、外形及尺寸相同；

所述支撑架（1）整体呈“L”形，由底座（1a）、对称设置在底座（1a）左右两侧的支座（1b）构成，每个支座（1b）的上方设置有一个所述盖板（2），且支撑架（1）与盖板（2）通过螺栓（5）锁紧在一起，所述支座（1b）的上端开有第一半圆形缺口（A），盖板（2）的下端开有第二半圆形缺口（B），所述第一半圆形缺口（A）与第二半圆形缺口（B）围成的圆孔与实心圆轴体（3a）的直径、空心圆轴体（4a）的外径相等，所述实心圆轴体（3a）、空心圆轴体（4a）的长度大于或等于两支座（1b）外侧壁之间的距离，在每个盖板（2）上均设置有环绕所述圆孔的角度刻线，且角度刻线的起点位于第二半圆形缺口（B）中部的正上方。。

优选为，所述实心圆轴体（3a）的直径、空心圆轴体（4a）的外径为20mm，空心圆轴体（4a）的内径为5mm，相应地，第一半圆形缺口（A）与第二半圆形缺口（B）围成的圆孔直径为20mm。选择适当的尺寸规格，在满足演示效果的前提下，节约材料成本，使演示者更省力。

演示时，先将实心弹性橡胶棒的实心圆轴体夹持在支撑架与盖板的圆孔内，并确保实心圆轴体外圆周上的直线与角度刻线的起点重合，实心弹性橡胶棒两端的夹持部位于两支座的外侧，再通过扭力扳手对实心弹性橡胶棒施加一对大小相等、方向相反的力偶，并记录下实心弹性橡胶棒的扭转角度；再按照相同的方法对空心弹性橡胶棒施加同样大小的力偶，并记录下空心弹性橡胶棒的扭转角度。通过对比两个的扭转角度大小，证明空心弹性橡胶棒的抗扭转变形能力比实心弹性橡胶棒的抗扭转变形能力强。

本实用新型的有益效果是：能够直观、形象地展示两根直径相等的空心圆轴与实心圆轴，在受到相同扭力的情况下，扭转变形的角度变化大小，从而证明空心圆轴比实心圆轴的抗扭转变形能力强，便于学生观察、理解，结构简单，操作方便，可重复多次使用，经济环保。

附图说明

图1是圆轴扭转前的示意图。

图2是圆轴扭转变形后的示意图。

图3是本实用新型的不完全分解示意图。

图4是图3中支撑架、盖板和螺栓分解后的示意图。

图5是实心弹性橡胶棒在本实用新型上的安装图。

图6是图5的C-C剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：

结合图3——图4所示，一种实心圆轴与空心圆轴抗扭转变形能力对比演示教具，由一个支撑架1、两个盖板2、一个实心弹性橡胶棒3、一个空心弹性橡胶棒4和若干螺栓5组成。

实心弹性橡胶棒3由中部的实心圆轴体3a、对称设置在实心圆轴体3a两端的横截面为方形的夹持部D构成。空心弹性橡胶棒4由中部的空心圆轴体4a、对称设置在空心圆轴体4a两端的横截面为方形的夹持部D构成。实心弹性橡胶棒3与空心弹性橡胶棒4的材质、外形及尺寸相同。实心圆轴体3a、空心圆轴体4a的夹持部D的横截面为方形，与扭力扳手的套筒匹配。在实心圆轴体3a、空心圆轴体4a的外圆周上各设置有一条与轴线平行并纵向贯通的直线E。